DE2552920C3 - Electric machine - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, bestehend aus mehreren Blechpaketen, deren Bleche jeweils parallel zur Statorachse angeordnet sind und deren axial verlaufende Endkanten zur Statorbohrung hin umgebogen sind, wobei unter Ausnützung der nicht von den Blechen ausgefüllten Zwischenräume Kühlvorrichtungen vorgesehen sind.The invention relates to an electrical machine comprising a rotor and a stator of several laminated cores, the laminations of which are each arranged parallel to the stator axis and the latter are arranged axially extending end edges are bent towards the stator bore, taking advantage of the not of the Metal sheets filled interstices cooling devices are provided.
Eine derartige elektrische Maschine ist aus der BE-PS 6 67 900 bekannt Bei dieser bekannten Ausführung erstrecken sich die nur zwischen den einzelnen am Umfang verteilten und im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Blechpaketen vorgesehenen Kanäle für die Kühlluft in radialer Richtung sehr weit nach außen und sind außerdem zum Rotor hin offen. Damit erfolgt die Wärmeabfuhr nicht gleichmäßig über die gesamte Statorbohrung, sondern lediglich an einigen Stellen. Durch die radial sehr weit nach außen reichenden Kühlkanäle wird außerdem in erster Linie nur der Stator gekühlt, nicht aber der Rotor. Wegen der fehlenden Abdeckung der Kühlluftkanäle nach innen ist eine einwandfreie und genau definierte Führung des Kühlmittels nicht gewährleistet. Es kann somit zu einer Verwirbelung des Kühlmittels oder gar zu einem Stau kommen, so daß eine einwandfreie Kühlung des Motors und damit eine Steigerung der Leistungsfähigkeit des Motors nicht erreicht wird.Such an electrical machine is known from BE-PS 6 67 900. In this known embodiment extend the distributed only between the individual on the circumference and in cross-section U-shaped formed laminated cores provided channels for the cooling air in the radial direction very far to the outside and are also open to the rotor. This means that the heat is not dissipated evenly over the entire area Stator bore, but only in a few places. Due to the radially extending very far outwards Cooling channels, only the stator is primarily cooled, but not the rotor. Because of the lack of coverage of the cooling air ducts inside is a flawless and precisely defined management of the Coolant not guaranteed. This can lead to a turbulence in the coolant or even to a jam come, so that proper cooling of the engine and thus an increase in the performance of the Motor is not reached.
Durch die DE-OS 19 08 323 ist eine elektrische Maschine bekanntgeworden, bei der die zur Statorbohrung hin umgebogenen Endkanten der einzelnen Blechpakete aufgefächert sind. Besondere Maßnahmen hinsichtlich Kühlung der Teile des Motors sind nicht vorgesehen und angegeben.From DE-OS 19 08 323 an electrical machine has become known in which the stator bore are fanned out bent end edges of the individual laminations. Special measures regarding cooling of the parts of the engine are not provided and specified.
Schließlich ist durch die DE-PS 9 35 442 eine Kühlung der Läufer von herkömmlichen elektrischen Maschinen bekanntgeworden, bei der das Kühlmittel durch freie Räume des Stators hindurchgeführt wird. Das Kühlmittel wird von den Stirnseiten der Maschine aus bis in den mittleren Teil des Läufers geleitet, von wo es aus Bohrungen nur gegen den Läufer gerichtet abströmt und diesen überstreicht Die aus den Bohrungen in der Mittel des Stators austretende Luft wird durch den rotierenden Läufer verwirbelt, so daß eine exakte Strömungsrichtung, d.h. eine einwandfreie oder definierte Führung des Kühlmittels durch den Motor hindurch nicht gewährleistet ist Bei dieser bekannten Ausführung kühlt die aus den Bohrungen ausströmende Kühlluft nur den mittleren Bereich des Läufers, während die Endbereiche nicht mehr in effektiver Weise gekühlt werden.Finally, DE-PS 9 35 442 cooling the rotors of conventional electrical machines became known in which the coolant is passed through free spaces in the stator. The coolant is directed from the front of the machine to the middle part of the rotor, from where it emerges Bores only directed against the runner flows and this sweeps over the from the bores in the The air escaping from the stator is swirled by the rotating rotor, so that an exact Direction of flow, i.e. perfect or defined guidance of the coolant through the engine is not guaranteed through this known design cools the flowing out of the bores Cooling air only cools the middle area of the runner, while the end areas are no longer effectively cooled will.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit einer verbesserten Kühlung des Stators und insbesondere auch des Rotors und damit mit einer höheren Leistungsfähigkeit zu schaffen.The object of the invention is to provide an electrical machine with improved cooling of the stator and especially of the rotor and thus with a to create higher performance.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Maschine der eingang:? genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer elektrischen Maschine, bei der die zur Statorbohrung hin umgebogenen Endicanten aufgefächert sind, die Kühlvorrichtungen zwischen den einzelnen aufgefächerten Blechen im Bereich der Statorbohrung und gegenüber derselben völlig abgeschlossen angeordnet sind.In the case of an electrical machine, this task is the input:? mentioned type according to the invention thereby solved that in an electrical machine in which the endicants bent towards the stator bore fanned out are, the cooling devices between the individual fanned-out sheets in the area of the Stator bore and completely closed with respect to the same are arranged.
Bei einer solchen Ausführung einer elektrischen Maschine ist in unmittelbarer Nähe des Rotors eine Vielzahl über den Umfang der Statorbohrung verteilter, über die gesamte aktive Länge des Rotors verlaufender und gegenüber dem Rotorinnenraum abgeschlossener und somit nicht durch dessen Rotation beeinflußter Kühlvorrichtungen vorgesehen. Damit steht für die Wärmeabstrahlung vom Rotor auf den Stator eine viel größere wiirmeaufnehmende OberfK.fhe als bei konventionellen Maschinen zur Verfügung. Die von den Kühlvorrichtungen aufgenommene Wärme wird in axialer Richtung aus dem Inneren des Stators abgeführt, wobei bei Verwendung eines Kühlmittels, dieses in abgeschlossenen Kanälen verläuft und somit definiert über die Länge der Kanäle geführt und nicht durch die Rotation des Rotors verwirbelt wird. Damit wird eine effektivere Kühlung aller Teile des Motors bewirkt. Diese effektive Kühlung schlägt sich in einer enormen Steigerung der Leistungsfähigkeit des Motors nieder.In such a design of an electrical machine is in the immediate vicinity of the rotor Large number of distributed over the circumference of the stator bore, running over the entire active length of the rotor and more closed off from the interior of the rotor and thus not influenced by its rotation Cooling devices provided. So there is a lot for the heat radiation from the rotor to the stator larger heat-absorbing surface than conventional Machines available. The heat absorbed by the cooling devices is in in the axial direction from the interior of the stator, with the use of a coolant, this in closed channels runs and thus defined over the length of the channels and not through the Rotation of the rotor is swirled. This results in more effective cooling of all parts of the engine. This effective cooling is reflected in an enormous increase in the performance of the engine.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Kühlvorrichtungen aus Stäben aus wärmeleitendem Material. Als wärmeleitendes Material kann z. B.In a further embodiment of the invention, the cooling devices consist of rods made of thermally conductive Material. As a thermally conductive material, for. B.
Aluminium Verwendung finden.Find aluminum use.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können die Kühlvorrichtungen aus Rohren oder aus in axialer Richtung verlaufenden Kanälen im Bereich der Innenfläche des Stators bestehen, die durch Platten zum Rotorinnenraum hin abgeschlossen sind. Anstelle der Platten können auch Blechstreifen zur Abdeckung der Kanäle zum Rotorinnenraum hin Verwendung finden.According to further features of the invention, the cooling devices can consist of tubes or in axial Directional channels exist in the area of the inner surface of the stator, which through plates to the Rotor interior are closed. Instead of the plates, sheet metal strips can also be used to cover the Find channels to the rotor interior use.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stehen die Kühlvorrichtungen über die Statorendflä·' chen in axialer Richtung vor. Auf diese Weise werden die Enden der Kühlvorrichtungen durch die umgebende Luftgekühlt.According to a further embodiment of the invention, the cooling devices are above the stator end face chen in the axial direction. In this way, the ends of the cooling devices are through the surrounding Air cooled.
Bei Verwendung Von Rohren oder zum Rotorinnenraum hin abgeschlossenen Kanälen kann ein Ende jedes Rohres bzw, Kanales im Bereich der Statofendefi nachWhen using tubes or channels closed off towards the rotor interior, one end of each Pipe or canal in the area of the Statofendefi after
innen zur Statorbohrung hin und das andere Ende nach außen von der Statorbohrung wegweisend offen sein. Auf diese Weise wird ein kontrollierter Luftstrom durch den Stator erzeugtbe open on the inside towards the stator bore and the other end pointing outwards from the stator bore. This creates a controlled flow of air through the stator
Die Erfindung soll nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden. Es zeigtThe invention is to be described in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings to be discribed. It shows
F i g. 1 in der unteren Bildhälfte die Endflächen des Stators einer konventionellen elektrischen Maschine und in der oberen Bildhälfte die Endfläche des Stators der elektrischen Maschine nach der Erfindung.F i g. 1 in the lower half of the figure, the end faces of the stator of a conventional electrical machine and in the upper half of the picture the end face of the stator of the electrical machine according to the invention.
F i g. 2 in perspektivischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.F i g. 2 shows a perspective view of a further exemplary embodiment according to the invention.
Wie bereits erwähnt, ist in F i g. 1 in der unteren Bildhälfte die Endfläche eines konventionellen Stators gezeigt. Der Stator ist durch die Bleche 1 gebildet, zwischen denen die Wicklungen 2 angeordnet sind. Die Wärme vom Rotor 3, der ebenfalls aus Blechen aufgebaut ist, wird an die Mantelfläche des Rotors geleitet und strahlt dann durch den Luftspalt 4 gegen die Statorzähne 5 ab, wie durch Pfeile dargestellt isf- Eine Wärmeabsorption zwischen den Statorzähnen erfolgt nicht und die Wärme, die von den Endflächen der Statorzähne aufgenommen wird, muß über die Einschnürung 6 nach außen auf das Statorjoch übertragen werden. Diese Einschnürung 6 der Statorzähne beeinflußt den Wärmetransport sehr ungünstig.As already mentioned, in FIG. 1 shows the end face of a conventional stator in the lower half of the figure. The stator is formed by the metal sheets 1, between which the windings 2 are arranged. The heat from the rotor 3, which is also made of sheet metal, is conducted to the outer surface of the rotor and then radiates through the air gap 4 against the stator teeth 5, as shown by arrows f - There is no heat absorption between the stator teeth and the heat , which is received by the end faces of the stator teeth, must be transferred to the outside of the stator yoke via the constriction 6. This constriction 6 of the stator teeth has a very unfavorable effect on the heat transfer.
In der oberen Bildhälfte von F i g. 1 sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und zur Vereinfachung in ein und demselben Stator angeordnet Der Stator besteht aus mehreren am Umfang verteilten Blechpaketen, deren Bleche 7 jeweils parallel zur Statorachse angeordnet sind und deren axial verlaufende Endkanten zur Statorbohrung hin umgebogen sind. Um die Zeichnung nicht unnötig kompliziert zu machen, sind die Wicklungen der Einfachheit halber weggelassen. In the upper half of FIG. 1 four exemplary embodiments of the invention are shown and for Simplification arranged in one and the same stator The stator consists of several distributed around the circumference Laminated cores, the laminations 7 of which are each arranged parallel to the stator axis and the axially extending ones End edges are bent towards the stator bore. In order not to complicate the drawing unnecessarily, the windings are omitted for the sake of simplicity.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind zwischen den nicht von den Blechen 7 ausgefüllten Zwischenräume in der Nähe der Statorbohrung als Kühlvorrichtungen Stäbe 8, Rohre 9 und 10 oder durch einfache Platten 11 abgedeckte Kanäle vorgesehen. Die Stäbe S stehen nach außen über die Statorendflächen vor und werden von Luftströmen 12 umspült. Die Wärme, die teilweise im Stator, teilweise im Rotor erzeugt worden ist und die auf den Stator abgestrahlt wurde, wird dabei in axialer Richtung aus dem Stator heraus abgeführt. Es ist zu beachten, daß die gesamte Innenfläche des Stators gegenüber dem Rotorraum durch Kühlvorrichtungen bedeckt ist, so daß die die Wärmestrahlung aufnehmende Fläche sehr groß istAs can be seen from the drawing, there are spaces between the spaces not filled by the metal sheets 7 in the vicinity of the stator bore as cooling devices rods 8, tubes 9 and 10 or by simple plates 11 covered channels provided. The bars S protrude outward beyond the stator end faces and are surrounded by air currents 12. The heat that has been generated partly in the stator, partly in the rotor and the Was radiated onto the stator, is carried away in the axial direction out of the stator. It's closed Note that the entire inner surface of the stator opposite the rotor space is covered by cooling devices is covered, so that the area receiving the thermal radiation is very large
Anstelle der Stäbe 8 können auch Rohre 9 angeorndet werden. Diese Rohre 9 können natürlich als Wärmeübertrager dienen und an den Außenflächen in gleicher Weise wie die Stäbe 8 gekühlt werden. Eine effektivere Kühlung wird jedoch erreicht, wenn Luft durch die Rohre hindurchgeblasen wird, wie es durch den Pfeil 13 angedeutet istInstead of the rods 8, tubes 9 can also be arranged. These tubes 9 can of course be used as heat exchangers serve and are cooled on the outer surfaces in the same way as the rods 8. A more effective one However, cooling is achieved when air is blown through the tubes, as indicated by arrow 13 is indicated
Die Rohre können an den Enden geschlossen sein und dafür eine Öffnung 14 in Richtung auf den Rotorraum aufweisen, wie es in bezug auf das Rohr 10 dargestellt ist Wenn ein Luftstrom erzeugt werden soll, muß in diesem Fall die zweite öffnung 14 am a.,5eren Ende des Rohres nach außen vom Rotorraum vegweisend angeordnet sein. Durch solch eine Anordnung tritt eine natürliche Wärmeübertragung — hervorgerufen durch die Gebläseflügel — ein. Wenn gewünscht, können die öffnunger· bei benachbarten Rohren abwechselnd nach innen und außen gerichtet sein, so daß die Rohre abwechselnd gegeneinander durchflossen werden.The tubes can be closed at the ends and an opening 14 in the direction of the rotor space as shown in relation to tube 10. If an air flow is to be generated, in In this case, the second opening 14 at the a., 5er end of the Tube be arranged pointing to the outside of the rotor space. Through such an arrangement occurs a natural heat transfer - caused by the fan blades - a. If desired, the Opener · be directed alternately inwards and outwards in the case of adjacent pipes, so that the pipes are alternately traversed against each other.
Die vielleicht einfachste Ausführung der Erfindung besteht darin, die Zwischenräume zwischen den Endkanten der Bleche des Statorkerns durch Platten 11 abzudecken. Durch das Einblasen von Luftströmen 15 durch die so gebildeten Kanäle kann dieselbe Wirkung erreicht werden wie mit den Rohren 9 und 10. Die Innenfläche der Kanäle ist vorzugsweise durch Kunststoff 16 gebildet, der als Bindemittel für die Statorbleche dientPerhaps the simplest embodiment of the invention is to remove the spaces between the End edges of the laminations of the stator core by plates 11 to cover. By blowing air streams 15 through the channels thus formed, the same effect can be achieved can be achieved as with the tubes 9 and 10. The inner surface of the channels is preferably made of plastic 16 formed, which serves as a binder for the stator laminations
In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem wärmeleitende Stäbe 8, z. B. aus Aluminium, ^iur Kühlung verwendet werden. Die Rotorwelle ist hier mit 17, die mit öffnungen für den Luftstrom versehenen Lager ,.rager sind mit 18, die Kühlflügel mit 19 und die Wicklungen mit 20 bezeichnetIn Fig. 2 another embodiment is shown, in which thermally conductive rods 8, e.g. B. made of aluminum, ^ iur Cooling can be used. The rotor shaft is here with 17, which are provided with openings for the air flow Lager, .rager are at 18, the cooling wings at 19 and the Windings designated by 20
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (5)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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